CN1091779A - 粉铬矿还原性烧结造块冶炼铬铁合金工艺 - Google Patents

Abstract

本发明为粉铬矿还原性烧结造块冶炼铬铁合金 工艺，用于冶金工业的炉料加工和生产。本发明以粉 铬矿、酸性或硅酸盐类物料，焦粉为原料，采用还原烧 结工艺制成烧结铬矿；以该种烧结铬矿为原料，以硅 石或石灰石为熔剂，焦炭为还原剂进行电炉冶炼生产 铬铁合金。烧结铬矿的原料配比(重量％)为粉铬矿 74～86％，熔剂4～8.5％，焦粉10～18％。本发明利 用廉价粉状铬矿制成优质的高强度烧结铬矿，大大降 低原料成本并且节能降耗。

Description

本发明属于粉状铬矿（＜5mm）经过还原性烧结造块代替块状铬矿冶炼生产铬铁合金的新工艺，主要适用于冶金工业的炉料加工和生产。

冶金企业在生产铬铁合金过程中，要求原料尽可能采用块状料以便控制炉况和取得较好的经济技术指标。但是，我国铬矿资源比较贪乏，大量的铬铁矿需从国外进口。在国际市场上，粉状铬矿相比同品位块状矿，价格低约20%，对粉铬矿进行造块加工会给生产企业带来比较好的经济效益。

国外对粉铬矿的造块加工一般采用冷态球团后还原焙烧工艺。近年来，国内正在开展粉铬矿冷压球或团球固结等工艺进行粉铬矿的造块研究。尚未形成生产能力。大部份冶炼厂家仍是以粉矿直接入炉，造成炉况不顺行，消耗指标上升。

日本特开昭52-46317的铬矿的烧结方法，采用粉状石灰、粉状萤石及硅砂，将其加水混合后作为被烧结用原料，但该方法中的熔剂需采用矿物进行粉碎加工，增加了生产成本，且萤石在烧结过程中产生氟化物挥发，有害操作者健康，另外其烧结温度高（1450～1500℃）、普通烧结机不适应。在特开昭53-12710的热特性优越的铬烧结矿的制造方法中采用白云石作为熔剂，但该方法增加烧结矿中MgO，对炉渣造型不利，需较高的烧结温度，能耗高。

上述的造块方法，不同程度上存在以下不足：（1）国外造块方法，一次性投资大、工艺流程过长，不适应中型以下电炉生产。（2）国内造块方法，存在冶金强度低，不易还原，生产成本高，效益低的问题。

本发明的目的是通过对粉状铬矿与烧结熔剂合理搭配，采用还原性烧结工艺进行造块。制成高强度预还原性烧结铬矿作为铬铁合金生产原料直接入电炉冶炼、改善电炉冶炼的生产条件，降低各项消耗指标，获得良好的社会和经济效益。

本发明的目的是这样实现的：

以粉铬矿、酸性或硅酸盐类物料、焦粉为原料，采用还原烧结工艺制成烧结铬矿;以该种烧结铬矿为原料，以硅石或石灰石为熔剂，焦炭为还原剂进行电炉冶炼生产铬铁合金。

在烧结过程中，铬铁矿中大部分Cr₂O₃t和Fe₂O₃在还原性气氛中被C及CO还原而生成低价氧化物，由于在烧结配料中将部分熔剂配入，减少了冶炼过程中的酸性熔剂配入量，从而使冶炼过程中电耗、焦耗下降、产量增加。

本发明的主要技术特征：

（1）在烧结铬矿的配料上，绝大部分烧结熔剂采用工业废渣（尘）、其烧结原料粉状铬矿可采用原生铬矿的筛下物，原生粉铬矿，铬精矿等。熔剂可采用：电厂粉煤灰、电厂水淬渣、硅石粉、河砂、硅藻土等酸性物料及硅酸盐水泥等。焦粉可采用冶金焦或煤气焦的筛下物。

（2）在烧结铬矿原料的配比上，要考虑提高烧结时的还原性，保证固定炭在9.5%以上。风量控制在1000-1300m³/吨烧结矿相匹配，尽可能提高烧结温度。烧结铬矿三元碱度（CaO+MgO/SiO₂）应控制在1.2～2.0，Cr₂O₃/FeO控制在3.1-4.0。

（3）在烧结工艺上采用高温还原性烧结工艺促进烧结过程中的液相形成提高烧结矿强度，烧结温度控制在1250℃-1450℃。

（4）在电炉冶烧炼中，适当减少硅石的配入量，由于烧结过程的预还原，电炉冶炼配料中焦炭配比减少7%-10%，炉渣三元碱度（CaO+MgO/SiO₂）控制在1.2-1.6。Cr的回收率大于90%。

本发明的工艺流程为：

配料-混料-烧结-烧结矿破碎-电炉冶炼。

现将各工序叙述如下：

一、配料

本发明烧结铬矿的原料由粉铬矿或铬精矿、熔剂、焦粉。其中熔剂可采用电厂粉煤灰，电厂水淬渣等工业酸性废渣或废尘及硅石粉、河砂、硅藻土等酸性物料及硅酸盐水泥如硅酸钙、硅酸镁、硅酸铝等。焦粉可采用冶金焦或煤气焦过筛后的废焦粉，粒度要求小于5mm、粉状铬矿粒度要求小于3mm。

烧结铬矿的原料配比（重量%）如下：粉铬矿或铬精矿两者之一或两者之和74-86%，上述熔剂材料几种组合或其中之一，4-8.5%，焦粉10-18%。

对于以铬精矿为主的原料，其熔剂配制比例为：硅酸盐水泥占熔剂总量50%或以上，其它配加酸性熔剂。

配料中组份的化学成份（重量%）如表1、表2、所示。

            表1粉铬矿、熔剂的化学成份（重量%）

表2焦粉化学成分（重量%）

固定炭	挥发分	灰分	灰分成份（％）
					SiO2	Al2O3
			73～85	1.0～1.5			21.5～25.5	60.5～62.5	25.5～27.5

2.混料

将按上述比例配好的粉铬矿，熔剂，焦粉加入混料机中，同时加水8～12%，然后进行混合，混合均匀后进行烧结造块。

（3）烧结

将混合料铺入烧结装置中进行烧结，烧结温度为1250℃-1450℃，鼓风量为1000～1300米³/吨烧结矿，在烧结过程中，由于混合料中含碳量的增加，势必增加其还原性，促进铬矿中Cr³⁺向低价铬的还原及Fe³+向低价铁的还原。为电炉冶炼节能降耗创造条件。

在烧结过程中，烧结铬矿的三元碱度控制在1.2～2.0。

由于在烧结配料中采用酸性熔剂，在烧结过程中，形成以辉石[CaO·2（MY·Fe）O·（Al·Fe）₂O₃·3SiO₃]为胶接基底的胶接相矿物结构，辉石充填于铬尖晶石的孔隙之中。这样使烧铬矿冶金强度提高，符合电炉冶炼要求。

烧结铬矿主要化学成分（重量%）为：CrO₃40-43%，（粉铬矿为原料），或Cr₂O₃45-49%（铬精矿为原料）。ΣFe8.0～10.8%，MgO16～20%，CaO1-25%，Al₂O₃6-11%，P0.01-0.02%，S0.02～0.06%。

烧结矿的冶金物理性能为：落下指数（＞5mm）＞87%，转鼓指数（＞5mm）＞78%，软化开始温度1340℃，软化终止温度1477℃。软化区间为137℃。烧结铬矿成品率≥60%。所得烧结矿的化学成分组成及冶金物理性能的各项技术指标均符合电炉冶炼的要求。

（4）电炉冶炼

利用上述工艺生产出的预还原性烧结矿、配以其它铬矿作为电炉冶炼原料。烧结铬矿的粒度为6～80mm，还原剂采用冶金焦，焦炭的固定炭＞80%，灰分＜14%，挥发分＜2%，焦炭粒度为6～40mm。电炉冶炼使用少量硅石作为熔剂。

电炉冶炼的配料比（重量%）为：炼结铬矿或和其它铬矿搭配为72%～81%，焦炭15%～20%，硅石或石灰石0.8%～8%，冶炼炉温控制1600℃-1750℃，炉渣三元碱度（CaO+MyO/SiO₂）控制在1.2～1.6，渣铁比0.6～1.0。

电炉冶炼各项技术指标为：冶炼电耗：3360～3474kwh/t·合金、焦炭单耗：331-380kg/t合金，渣铁比：0.6～0.95，Cr回收率＞90%。

电炉冶炼炭素铬铁的化学成分：Cr63-67%、Si1.0～2.5%、C8.0～8.5%、P≤0.03%。

炉渣的化学成分：CaO：2.0～3.5% MgO35～39% Al₂O₃20～25% SiO₂26～30% Cr₂O₃＜5%。

综上所述，本发明的显著特点：是利用廉价的粉状铬矿经过预还原性烧结造块，制成优质的高强度烧结铬矿，代替块矿冶炼铬铁合金大幅度降低原材料成本并促进冶炼过程中的节能降耗。

实施例：

1.粉铬矿的烧结

按照本发明烧结铬矿原料各组分的化学成分范围，各组分的配比以及所设定的烧结工艺参数，进行了三个批号的烧结铬矿烧结。表3、表4、表5分别为粉铬矿、熔剂、焦粉的主要化学成分。

表3实施例烧结铬矿采用的粉铬矿 主要化学成分（重量%）

成分批号	Cr2O3	∑Fe	CaO	MgO	SiO2	Al2O3	P
								1	55.50	12.29	0.18	12.8	1.66	11.11	0.003
2	52.55	12.66	0.45	10.32	2.16	11.34	0.008
								3	43.37	8.34	0.90	21.52	10.4	7.26	0.010

表4实施例烧铬矿采用熔剂的 主要化学成分（重量%）

成分批号	SiO2	CaO	MgO	Al2O3	∑Fe	P
							1	37.09	25.61	4.72	15.95	1.96	0.03
2	34.50	9.91	0.53	22.34	2.77	0.091
							3	48.50	17.25	0.81	24.24	4.50	0.036

表5实施例烧结铬矿采用焦粉的 主要化学成分（重量%）

成分批号	固定炭	挥发分	灰分	S
					1	78.85	2.97	18.18	0.58
2	79.32	2.74	17.94	0.60
					3	81.05	1.91	17.04	0.59

按上述各组分的化学成分分三批进行配料，三批配料各组份的配比如表6所示，三批料配好后，分别加入混料机、再加入一定的水（水的配比为料量的8-12%）。混合均匀后分三批铺入烧结装置烧结，烧结工艺主要参数如表7所示。

表6实施例烧结铬矿原料组分的 配比（重量%）

组分批号	粉状铬矿	熔剂	焦粉
				1	77.50（铬精矿）	8.20水泥：粉丸灰＝1∶1	14.30
2	78.35	6.19	15.46
				3	79.54	4.55	15.91

表7实施例的烧结工艺参数

项目批号	烧结温度℃	鼓风量米3／吨烧结矿	料层厚度mm	垂直烧结速度毫米／分
					1	1407	1100	297	9.5
2	1334	1250	350	10.1
					3	1429	1250	370	10.7

根据上述烧结工艺所得到的三批烧结矿的化学成分和冶金物理性能分别如表8、表9所示。

表8实施例所得烧烧结铬矿的 化学成份（重量%）

成分批号	Cr2O3	SiO2	CaO	MgO	∑Fe	Al2O3	P	S
									1	48.10	12.20	1.35	14.20	12.81	10.13	0.008	0.042
2	41.82	12.64	1.57	17.81	8.48	7.48	0.013	0.051
									3	42.78	13.00	0.67	19.02	8.16	8.85	0.014	0.037

表9实施例所得烧结矿冶金物理性能

项目批号	落下强度75mm%	转鼓指数75mm%	三元碱度(CaO+MgO/SiO2)	软化开始温度℃	软化终止温度℃	Cr2O3FeO
							1	87.92	76.57	1.27	1453	1548	2.92
2	89.55	78.46	1.53	1449	1554	3.84
							3	84.50	75.87	1.52	1506	1623	4.09

2.电炉冶炼

将上述烧结好的3批烧结矿再配入30%-40%的其它铬矿（主要用于调整渣型）即可是块矿也可是粉矿作为原料，以焦炭为还原剂，硅石为熔剂进行电炉冶炼，烧结矿粒度在5～80mm，硅石粒度20～40mm，焦炭粒度为8～40mm，电炉冶炼过程中，测试了三个阶段的技术经济指标，电炉铬铬合金成分，电炉炉渣成分。相应的三个阶段所加入三批炉料的组成如表10所示，表11为三阶段的电炉各项技术经济指标，表12，表13分别为电炉冶炼所产生铬铁合金和炉渣的化学成分。

表10实施例每批电炉炉料的组成（重量kg）

组成批号	烧结铬矿	印度粉矿	焦炭	硅石
					1	250	200	104	7
2	270	180	98	6
					3	300	160	96	5

表11实施例电炉各项技术经济指标

项目批号	电炉变压器容量KWA	合金合格率％	炉前电耗kwh/t	渣铁比t/t	Cr回收率％	焦炭单耗kg/t
							1	5000	100	3365	0.67	90.27	344
2	5000	100	3360	0.72	90.23	331
							3	5000	100	3354	0.65	90.31	332

表12实施例炭素铬铁合金成分（重量%）

成分批号	Cr	Si	P	C	S
						1	65.13	2.32	0.0228	8.22	0.017
2	64.83	1.24	0.0266	8.16	0.033
						3	63.94	1.39	0.0234	8.12	0.024

表13实施例电炉炉渣化学成分（重量%）

成分批号	CaO	MgO	Al2O3	Cr2O3	SiO2	(CaO+MgO/SiO2)
							1	3.14	37.90	20.41	4.60	27.40	1.50
2	2.36	37.98	23.81	4.0	28.0	1.44
							3	2.58	37.60	21.77	4.60	29.90	1.35

Claims (7)

1、一种对粉状铬矿进行烧结造块冶炼铬铁合金的粉铬矿还原性烧结造块冶炼铬铁合金工艺，其特征在于以粉铬矿，酸性或硅酸盐类物料，焦粉为原料，采用还原烧结工艺制成烧结铬矿；以该种烧结铬矿为原料，以硅石或石灰石为熔剂，焦炭为还原剂进行电炉冶炼生产铬铁合金。

2、如权利要求1所述的冶炼铬铁合金工艺，其特征在于烧结铬矿的原料配比（重量%）为：粉铬矿或铬精矿两者之一或两者之和74～86%，一种熔剂或几种熔剂组合4～8.5%，焦粉10～18%。

3、如权利要求2所述的冶炼铬铁合金工艺，其特征在于熔剂为电厂粉煤灰，电厂水淬渣，硅石粉，河砂，硅藻土等酸性物料及硅酸盐水泥等，焦粉可采用冶金焦或煤气焦的筛下物。

4、如权利要求1所述的冶炼铬铁合金工艺，其特征在于烧结过程中控制还原性气氛的的主要工艺参数为：烧结温度1250～1450℃，鼓风量1000～1300米³/吨烧结矿，烧结铬矿三元碱度为1.2～2.0。

5、如权利要求1、2、3、4所述的冶炼铬铁合金工艺，其特征在于粉铬矿为铬矿的筛下物，原生粉铬矿，铬精矿。

6、如权利要求1所述的冶炼铬铁合金工艺，其特征在于铬铁合金电炉冶炼配料比（重量%）为：烧结铬矿或和其它铬矿搭配72～81%，焦炭15～20%，硅石或石灰石0.8～8%。

7、如权利要求1所述的冶炼铬铁合金工艺，其特征在于电炉冶炼主要工艺参数为：冶炼炉温控制在1600～1750℃，炉渣三元碱度1.2～1.6，渣铁比0.6～1.0。